【正文】 世紀(jì)初，美國 UGS公司與我國華中科技大學(xué)合作在 UGII（現(xiàn)為 NX）軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進模CAD/CAM 軟件 NXPDW。具有特征識別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在 2021 年作為商品化產(chǎn)品投入市場。 我國從上世紀(jì) 90年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機電研究院等相繼開展了級進模 CAD/CAM 系統(tǒng)的 研究和開發(fā)。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（ Fiool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模 CAC/CAM 系統(tǒng)。近年來，國內(nèi)一些軟件公司也競相加入了級進模 CAD/CAM 系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進模系統(tǒng) CmCAD、富士康公司開發(fā)的 用于單沖模與復(fù)合模的 CAD 系統(tǒng) FoxCAD 等 [4]。今后 10年新一代模具 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個方面。 課題的主要特點及意義 該課題主要針對電器開關(guān)過電片零件，在對過電片沖孔、落料和壓彎等成形工藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用多工位級進模的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設(shè)計過程中綜合考慮采用 “ 雙列直對排法 ” 排樣，成形側(cè)刃定位，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時，提高了材料的利用率和勞動生產(chǎn)率。 2 沖壓工藝方案的制定 4 該零件為某電器開關(guān)過電片，是一家電器 生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品中的一個主要零件，如圖 21 所示 ,其作用是通過開關(guān)扳手的運動由過電片讓電流通或斷。為減少零件在生產(chǎn)中的多次定位對其精度和生產(chǎn)率的影響，一要產(chǎn)品批量較大，對零件的一致性要求較高，二是 具有 H68 良好的彎曲和沖裁性能，經(jīng)過反復(fù)比較，適宜采用較為復(fù)雜的多工位級進模制造。該零件材料為 H68普通黃銅，料厚為 ，因而從尺寸精度和材料方 面分析比較適合用沖壓加工。由于 “ ” 形彎曲件兩直邊折彎方向相反，故彎曲模必須有兩個方向的彎曲動作。 排樣圖設(shè)計 圖 21 零件圖 材料： H68 普通黃銅 料厚： 圖 22 零件展開圖 5 排樣圖是多工位級進模設(shè)計的關(guān)鍵，它具體反映了零件在整個沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的截取方式及與相鄰毛坯的關(guān)系，而且對材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著的影響 [5]該過電片零件形狀一頭大一頭小，若采用單列排樣則材料的利用率較低，故采用雙列排樣；又為了減少制件在沖壓時的移動和抵消彎曲 力，綜合考慮采用 “ 雙列直對排法 ” ，由于制件較小，采用 “ 雙列直對排法 ” 排樣的模具體積也不會很大，同時按 “ 雙列直對排法 ” 排樣為 “ 一模四件 ” 生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率，因此這樣的排樣比較科學(xué)合理。 故應(yīng)針對零件和零件展開后的工藝特點，并綜合考慮工藝分析各個因素后，設(shè)計合理的排樣圖及具體工位安排。 第一工位：定距沖外形； 第二工位：沖圓孔和腰形孔； 第三工位： “ ” 形彎曲，由導(dǎo)正銷在圓孔中定位； 第四工位：切斷 “ ” 形件，分離得四個 “ ” 形制件。 條料定位裝置 由于側(cè)刃定距方式使沖壓時材料送進準(zhǔn)確可靠，但增加了材料的消耗， 也使模具的制造維修趨于復(fù)雜。 成形側(cè)刃沖壓是將擬選用的側(cè)刃與工件某部分的沖裁結(jié)合，利用沖切出條（帶）料的缺口代替普通側(cè)刃的切邊缺口實現(xiàn)送料限位定距，省去普通側(cè)刃沖切后仍需留出落料沖切的搭邊，實現(xiàn)少無廢料排樣的沖裁 [7]。 7 圖 31 模具結(jié)構(gòu)示意圖 1模柄 2上模板 3圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘 4墊板 5凸模固定板 6彈簧 7卸料板 8導(dǎo)套 9導(dǎo)柱 10下模板 11凹模 12墊板 13內(nèi)六角圓柱頭螺釘 14圓柱銷 15切斷凸模 16壓彎凸模 17凹模鑲塊 18沖腰形孔凸模 19沖圓孔凸模 20切邊凸模（成形側(cè)刃） 21開槽圓柱頭螺釘 22承料板 23圓柱銷 24內(nèi)六角圓柱頭螺釘 25圓柱銷 26圓柱銷 27開槽沉頭螺釘 28導(dǎo)料板 29導(dǎo)正銷 30開槽沉頭螺釘 31螺塞 32彈簧 本設(shè)計在送料前進方向的兩側(cè)采用雙成形側(cè)刃定距，如圖 23所示，即為使用成形側(cè)刃的排樣圖，側(cè) 刃長度稍大于送料進距，以便導(dǎo)正銷伸入預(yù)沖孔時導(dǎo)料略后退。 出料裝置 采用彈性卸料板 7 卸料，彈性卸料板由彈簧 6 產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料，并穿過卸料螺釘 3桿部安裝在凸模固定板與卸料板之間。沖孔、切邊廢料和切斷廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具終端沿斜面自動落下。為了便于送料，在沖切外形時工件之間留有一定的搭邊連接，在沖彎后再切去，工件成形后由凹模 11終端的斜面滑出。 第一步：上模下行卸料板在彈簧作用下壓住坯料，切邊凸、凹模完成切廢料工序； 第二步：上模上行條料靠手動向前送一步，上模下行沖孔凸、凹模完成沖孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出； 第三步：上模上行條料靠手動向前送一步，上模下 行由導(dǎo)正銷精確定位，彎曲凸、凹模完成彎曲工序； 第四步：上模上行條料靠手動繼續(xù)向前送一步，上模下行由切斷凸、凹模完成切斷工序，廢料從下模的下漏料孔排出，同時有四個制件從模具終端落下，完成整個沖壓過程。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻 [8]表 210，確定沖裁刃口始用雙面間隙值： Zmin= mm， Zmax= mm。另外，設(shè)計中考慮在合模時使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質(zhì)量和尺寸精度。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設(shè)計沖模的主要任務(wù)之一。先做凸模，然后配做凹模，具體可采用成形磨削加工刃口。凸模磨 損后尺寸變小的記為 A 類，有 A1= , A2= , A3= ， A4= ， A5= 尺寸變大的記為 B 類，有 B1= , B2= ,B3= ① 對于 A類尺寸： 查文獻 [6]表 211得：磨損系數(shù) x1=, x2=1, x3=, x4=1, x5=1 A類尺寸按式 (41)計算： （ 41） 式中， — 凸模制造公差， 圖 41 零件切邊尺寸 10 ② 對于 B類尺寸： 查文獻 [6]表 211 得： x1=1, x2=1, x3=1 B類尺寸按式 (42)計算： （ 42） 該零件切邊凹模刃口各部分尺寸按上述切邊凸模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙 值 Zmin～ Zmax=～ 。 （ 2）沖圓孔凸、凹模刃口尺寸計算 圓孔形狀簡單，為制造方便，凸、凹模擬采用分開加工。 考慮到圓孔容易加工，可以適當(dāng)?shù)奶岣咄?、凹模制造精度，?: ， 取 ， ，這樣就滿足分開加工條件： 先確定凸模刃口尺寸，查文獻 [6]表 211 得： x=，按（ 43）式計算： 圖 42 切邊凸模尺寸 圖 44 沖圓孔凸模尺寸 圖 43 圓孔尺寸 11 (43) 則： 凹模刃口尺寸，按（ 44）式計算： （ 44） 則： ,沖圓孔凸模尺寸標(biāo)注如圖 44所示 （ 3）沖腰形